Современные требования к качеству дизельных топлив

Аннотация: В статье рассмотрена специфика дизельных двигателей и дизельного топлива. Обозначены преимущества дизельного топлива. Обозначены общие требования к топливам. Обозначены конкретные современные требования к качеству дизельных топлив, на основе утвержденных ГОСТ. Описаны последствия использования несоответствующего стандартам топлива.

Нашу жизнь уже невозможно представить без техники, машин, различных механизмов. А для оптимальной их работы необходим качественный материал: электричество, древесина, топливо. О последнем и пойдет речь в данной статье, в частности о дизельном топливе и современных требованиях к его качеству. Основания для актуальности данного вопроса более чем веские: дизельные двигатели применяются для привода стационарных силовых установок, военной техники, на рельсовых и безрельсовых транспортных средствах, самоходных машинах и механизмах, а также в судостроении, в качестве главных и вспомогательных двигателей и обработке металлов. То есть можно сказать, что значительная часть техники, без которой невозможно представить нашу жизнь – работает на дизельном топливе. А это значит, что требования к его качеству являются обязательным аспектом для изучения.

Прежде чем говорить о специфике дизельного топлива, необходимо разобраться со спецификой дизельного двигателя.

Дизельный двигатель – это поршневой двигатель внутреннего сгорания, который работает на основе принципа сжатия воздуха, который разогревается и приводит к самовоспламенению распыленное топливо. [1].

Для дизельных двигателей спектр топлива весьма широк:

• все фракции нефтеперегонки от керосина до мазута;
• ряд продуктов природного происхождения;
• возможна работа на сырой нефти.

Специфика дизельного двигателя, в отличие от бензинового, в способе воспламенения рабочей смеси в цилиндрах. Это обусловливает принципиально разный подход к конструкции деталей и узлов данных моторов. Основные детали и узлы дизеля отличаются большей массивностью и запасом прочности, ввиду того, что изначально рассчитаны на то, что будут выдерживать большую нагрузку. Дизельный насос высокого давления и форсунки сложнее по устройству и дороже, чем узлы для бензиновых моторов. Зато стоимость дизельного двигателя вполне компенсируется годами службы, которые в разы выше, в сравнении с бензиновым. Но наряду с этим, существует ряд проблем, и одна из главных – это потребность дизельного двигателя в тщательном уходе и контроле качества топлива. Прежде всего, автомобиль необходимо заправлять топливом, которое соответствует всем стандартам, не имеет примесей и подходит под конкретные погодные условия. В противном случае, серьезных и затратных поломок не избежать. Именно поэтому у многих автовладельцев складывается предвзятое отношение к дизелю, как к трудному в уходе и обслуживании двигателю. Но, на мой взгляд, дизель – как топливо, имеет очень большие перспективы и в некоторых аспектах существенно превосходит бензин. И, на мой взгляд, просто важно подробнее разобраться в специфике и стандартах дизельного топлива для того, чтобы понимать, каким образом необходимо ухаживать за дизельным двигателем, дабы предотвратить поломки.

Топливо – вещества органического происхождения, при сжигании которых выделяется значительное количество тепловой энергии [1].

Различие в химических свойствах сказывается, в частности, на склонности к детонации некоторых углеводородов, которые входят в состав моторного топлива. Детонация моторного топлива представляет собой чрезвычайно быстрое разложение (взрыв) углеводородов, которое происходит при сжатии горючей смеси в цилиндре двигателя. Антидетонационные свойства моторного топлива характеризуют октановым числом. Чем оно выше – тем больше энергоемкость того или иного топлива, то есть тем большую энергию оно сможет дать при сгорании [2, 453-460 с.].

Современные бензины должны обеспечивать экономичную и надежную работу двигателя, а также удовлетворять экологическим требованиям и требованиям эксплуатации [5, ч. 1-2.]:

• иметь хорошую испаряемость, позволяющую получить однородную топливовоздушную смесь оптимального состава при любых температурах;
• обладать необходимым количеством тепла, которое выделяется при сгорании 1 единицы топлива;
• иметь групповой углеводородный состав, обеспечивающий устойчивый, бездетонационный процесс сгорания на всех режимах работы двигателя;
• безвредность продуктов горения;
• не изменять своего состава и свойств при длительном хранении;
• не оказывать вредного влияния на детали топливной системы, резервуары, резинотехнические изделия.
• иметь значительные запасы в природе.

Это общие требования к топливам. Теперь рассмотрим подробнее правила качества для дизельных топлив.

В зависимости от условий использования, устанавливаются три марки дизельных топлив:

1) Летнее – предназначено для использования в климатических условиях с температурой воздуха от 0 °С и выше.
2) 3имнее – предназначено для использования в климатических условиях с температурой воздуха:

• от минус 20 °С (при этом температура застывания не превышает минус 35 °С)
• от минус 30 °С (при этом температура застывания не превышает минус 45 °С).

3) Арктическое – предназначено для использования в климатических условиях с температурой воздуха от минус 50 °С и выше.

Изготовитель должен гарантировать соответствие дизельного топлива требованиям действующего стандарта при соблюдении условий транспортирования и хранения.

Упаковка, маркировка, хранение и транспортирование дизельного топлива – по ГОСТ 1510.

Пробы дизельного топлива отбирают по ГОСТ 2517. Масса объединенной пробы – 2 дм³ топлива. Температура застывания дизельного топлива определяется по ГОСТ 20287.

Гарантийный срок хранения дизельного топлива – 5 лет со дня изготовления.

Согласно ГОСТ 305-2013 и ГОСТ Р 52709, действующих на территории России, регламентируются следующие показатели для дизельных топлив (табл. 1) [3].

Таблица 1

Показатели дизельного топлива

	Летнее	Зимнее	Арктическое	ГОСТ
Плотность при 20°C	≤860кг/м³	≤840кг/м³	≤830кг/м³	По ГОСТ 3900
Температура вспышки, определяемая в закрытом тигле	Для тепловозных и судовых дизелей и газовых турбин			По ГОСТ Р ЕН ИСО 2719 или ГОСТ 6356
	62 °C	40 °C	35 °C
	Для дизелей общего назначения
	40 °C	35 °C	30 °C
Температура застывания, для климатических зон	Умеренной зоны			По ГОСТ 20287 с дополнением по п. 5.2. ГОСТ 305
	−10 °C	−35 °C	−
	Холодной зоны
	−	−45 °C	−55 °C
Температура помутнения, для климатических зон	Умеренной зоны			По ГОСТ 5066
	−5 °C	−35 °C	−
	Холодной зоны
	−	−35 °C	−
Климатическая вязкость при 20°C мм²/с (сСт)	3,0…6,0	1,8…5,0	1,5…4,0	По ГОСТ 33
Фракционный состав	50 % перегоняется при температуре, не выше			По ГОСТ 2177
	280°C	280°C	255°C
	96% перегоняется при температуре (конец перегонки)
	360°C	340°C	330°C
Массовая доля серы в топливе	Вида I			По ГОСТ 19121 или по ГОСТ 51947
	0,20%	0,20%	0,20%
	Вида II
	0,50%	0,50%	0,40%
Концентрация фактических смол, мг на 100 см³ топлива	40	30	30	По ГОСТ 8489
Предельная температура фильтруемости	−5 °C	−	−	По ГОСТ 22254

 Общие технические требования качества для дизельных топлив, согласно ГОСТ 305-82 [3].

1. Получаются путем смешения прямогонных, гидроочищенных и вторичного происхождения углеводородных фракций, с разной температурой выкипания.
2. Цетановым числом не менее 45 (по ГОСТ 3122). Или же допускается вырабатывание и поставка топлива для марок А и З, с температурой застывания –45°С, и цетановым числом не менее 40 только для федеральных государственных нужд по государственному оборонному заказу продукции (по ГОСТ Р 52709). Топливо марки З с цетановым числом не менее 45 по требованию потребителей допускается вырабатывать с температурой застывания не выше минус 40°С.
3. Массовой долей меркаптановой серы, не более 0,01% (по ГОСТ 17323).
4. Отсутствием сероводорода (по ГОСТ 17323).
5. Отсутствие водорастворимых кислот и щелочей (по ГОСТ 6307).
6. Кислотности не более 5 мг КОН на 100 см³ топлива (по ГОСТ 5985).
7. Йодное число, не более 6 г йода на 100 г топлива (по ГОСТ 2070).
8. Зольности не более 0,01 % (по ГОСТ 1401). Для дизельных топлив марок З и А, вырабатываемых из бакинских нефтей, допускается зольность не более 0,02 % (кроме топлив, предназначенных для газовых турбин) и концентрация фактических смол не более 60 мг на 100 см³ топлива.
9. Коэффициентом фильтруемости не более 3 (по ГОСТ 19006).
10. Отсутствием механических примесей (по ГОСТ 6370).

Дополнительные сведения, касательно дизельных топлив, обозначены в табл. 2.

Таблица 2

Требования к дизельным топливам

Вид топлива	Дополнительные сведения
Л	Рост температуры конца выкипания приводит к усиленному закоксовыванию форсунок и дымности. Для данного дизельного топлива, вырабатываемого из газовых конденсатов, допускается кинематическая вязкость 3,0…6,0 мм²/с.
З	Зимнее дизельное топливо получается из летнего дизельного топлива добавлением депрессорной присадки, которая снижает температуру застывания топлива, однако слабо меняет температуру предельной фильтруемости. Кустарным способом в летнее дизельное топливо добавляют до 20 % керосина ТС-1 или КО, при этом эксплуатационные свойства практически не меняются.
А	Пределы кипения топлива А примерно соотносятся с пределами выкипания керосиновых фракций, поэтому можно сказать, что это топливо – утяжеленный керосин. Однако чистый керосин имеет низкое цетановое число 35…40 и недостаточные смазывающие свойства (сильный износ ТНВД). Для устранения данных проблем в арктическое топливо добавляют цетаноповышающие присадки и минеральное моторное масло для улучшения смазывающих свойств. Более дорогой способ получения арктического дизельного топлива — депарафинизация летнего дизельного топлива.

 По данным исследования консалтингового агентства J.D. PowerAsiaPacific, около 25 % всех новых моделей автомобилей в мире, выпускаются именно с дизельными двигателями, причем популярность этого вида топлива с каждым годом растет. Согласно прогнозам, до 2018 года доля автомобилей на дизеле, будет ежегодно увеличиваться на 1,5…2 % [6]. Причиной тому, неумолимый рост цен на топливо и ужесточение экологических норм. Во многих странах даже есть такая практика – скидки на автомобили с дизельным двигателем. Также, несомненным плюсом (и причиной) нарастающей популярности машин на дизеле – это возможность заправляться рапсовым маслом и другими природными аналогами топлива. Безусловно, дизельные моторы весьма прихотливы в использовании и требуют более серьезного контроля за качеством топлива, зато спектр возможностей работы на разных вариациях топлива – очень широк, как уже было сказано выше. Не исключено, что через некоторое время, автомобили с дизельным двигателем, практически вытеснят с рынка автомобили с бензиновым двигателем, а производство топлива для них, выйдет на новые уровни энергоемкости, экономичности и экологичности. 

Список литературы 

1. Большая советская энциклопедия. – М.: Советская энциклопедия, 1969‑1978.
2. Глинка. Н. Л. Общая химия: Учебное пособие для вузов. – 27-е изд., стереотипное / Под ред. В. А. Рабиновича. – Л.: Химия, 1988. – 704 с.
3. ГОСТ 305-2013. Топливо дизельное. Технические условия. – Введ. 2015‑01‑01. – М. : Госстандарт России, 2014. – 15 с.
4. Нефтепродукты. Справочник, под ред. Б. В. Лосикова. – М., 1966.
5. Товарные нефтепродукты, их свойства и применение. Справочник, под ред. Н. Г. Пучкова. – М., 1971.
6. J. D. Power Study. Finds Long-Term Vehicle Dependability in India Improves for Third Consecutive Year. PressReleases: July 21, 2016. 

Материал поступил в редакцию 07.12.2016
© Гришкин Д. В., 2016